[发明专利]一种以双阳离子型离子液体为溶剂快速制备再生胶原蛋白的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以双阳离子型离子液体为溶剂，快速制备再生胶原蛋白及处理脱脂皮粉、废弃皮革屑的方法。 

背景技术

胶原蛋白是动物体内含量最多，分布最广的蛋白质，广泛存在于动物的肌腱、韧带、软骨、皮肤等结缔组织中，约占动物体内总蛋白质的1／3，起着支撑器官、保护机体与组织的形成，成熟、细胞分化及钙化作用等生理活动。胶原蛋白所特有的三重螺旋的氨基酸结构使它具有许多很有用的特性，如高拉伸强度、生物可降解性、低抗原活性、低刺激性和低细胞毒性以及促进细胞生长的性能。所具有的这些特性都使其成为一种理想的生物医用材料，目前胶原蛋白已经在生物医学材料和临床医疗领域具有广泛的应用。但由于三股螺旋的旋转方向与多肽链的旋转方向相反，使得胶原蛋白表现出极高的机械强度和结构稳定性，且多肽链之间有大量的氢键、离子键、范德华力维持着螺旋结构的稳定，使其很难溶解于水和一般的传统有机溶剂，很大程度上限制了胶原蛋白的广泛应用。 

目前常用的提取方法有如下几种：(1)中性盐萃取法，该方法使用NaCl，Tris-NaCl，磷酸盐，柠檬酸盐的溶液，盐浓度通常为0.15-1mol／L，但是成年动物组织的胶原蛋白存在较多交联，可溶的部分较少，所以此法受到很大的限制。(2)酸法，该方法使用醋酸，构椽酸，甲酸，盐酸，磷酸，亚硫酸，乳酸等溶液或其缓冲溶液，酸浓度通常为0.01mol／L，稀酸溶液除了可以提取可溶性胶原蛋白外，还可以使多数组织溶胀，打开其交联键，更利于提取胶原蛋白。但是使用用酸法提取胶原蛋白时，酸浓度、水解温度、水解时间的控制至关重要，极有可能会使胶原蛋白彻底水解形成氨基酸，如色氨酸，丝氨酸等遭到破坏，且得到的胶原蛋白由于水解程度不一，纯度也不能达到统一。(3)酶法，该法在酸性或者中性条件下通过酶制剂处理，切断胶原分子N及C端的非胶原性肽，从而使不溶性的胶原蛋白变得可溶。但此方法中酶制剂对反应的温度，PH等条件较为苛刻，也极大的限制了其发展。寻找一种高效环保的胶原蛋白提取加工技术，一直以来都是研究者们不懈努力的目标。如果能寻找到一种胶原蛋白的直接溶剂，并且通过简单的处理方法可以制备再生胶原蛋白，这将极大的推动胶原蛋白的产业化，工厂化。 

近年来，离子液体作为一种绿色环保型溶剂，逐渐开始引起人们的注意。离子液体 也称为室温离子液体或低温熔融盐，通常是指在室温或室温附近温度下呈液态并由离子构成的物质。离子液体具有蒸气压低，不易挥发，液态温度范围广，不易燃，稳定性好，对无机物、有机物都有良好的溶解性等特点。能够替代传统的有机溶剂进行化学反应，从而实现反应过程的绿色化。离子液体分子具有可设计性，它的诸多性质，如熔点、黏度、密度以及溶解能力都能通过改变离子液体的结构而得到调整。目前有机溶剂却只有300-400种，离子液体家族如此庞大的数量，暗示着其开发应用的广阔前景。鉴于离子液体有以上如此多的优良特性，越来越多的研究者开始了离子液体对生物大分子的溶解性能研究：牛凤英研究了胶原蛋白在离子液体氯代-1-烯丙基-3-甲基咪唑中的溶解浓度，并探讨了分别以水、丙酮、乙醇为再生试剂时胶原蛋白的再生情况。结果表明：胶原蛋白在离子液体氯代-1-烯丙基-3-甲基咪唑中具有良好的可溶性，用此法得到的再生胶原蛋白的性质和再生前没有明显变化(中国皮革，2011,40(19)：27-29)。刘兰等人研究在[EMIM][CH₃COO]中胶原的溶解性能，结果表明随溶解温度的升高，其溶解度有明显的提高，在65℃时达到了9.5％。邹永鹏等发现在离子液体[BMIM]Cl双水相体系中，其对猪皮皮粉具有良好的溶解性能；Meng等采用离子液体[BMIM]Cl溶解皮胶原纤维，采用不同沉淀剂再生胶原，制备了胶原纤维再生膜，同时将胶原纤维和纤维素按一定比例混合制备得到一种热稳定性较好的复合性材料(CN201110073127.2)。但卫华研究了[EMIM][AC]离子液体与系列钠盐的混合体系溶解胶原蛋白的能力，研究发现胶原蛋白在离子液体中的溶解度收到温度及钠盐种类的显著影响，在45℃下，胶原蛋白的溶解度在[EMIM][AC]+Na₂HPO₄的溶剂体系中可达11％(Journal of Applied Polymer Science，2013，130：2245-2256)。